論文の概要: Precision frequency tuning of tunable transmon qubits using alternating-bias assisted annealing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.06425v1
• Date: Mon, 8 Jul 2024 22:14:05 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-10 19:44:58.258383
• Title: Precision frequency tuning of tunable transmon qubits using alternating-bias assisted annealing
• Title（参考訳）: 交互バイアスアシストアニールを用いた可変トランスモン量子ビットの高精度チューニング
• Authors: Xiqiao Wang, Joel Howard, Eyob A. Sete, Greg Stiehl, Cameron Kopas, Stefano Poletto, Xian Wu, Mark Field, Nicholas Sharac, Christopher Eckberg, Hilal Cansizoglu, Raja Katta, Josh Mutus, Andrew Bestwick, Kameshwar Yadavalli, David P. Pappas,
• Abstract要約: 超伝導量子プロセッサは、スケーラブルなフォールトトレラント量子計算(FTQC)を実現するための主要なプラットフォームの一つである ここでは,ABAAを室温で実行することにより,トランスモンチューナブルキュービットの最大値|0ranglerightarrow |1rangle$遷移周波数(f_01rm max$)の高精度チューニングを実演する。 ABAAをチューニングした2つの9ビットプロセッサ上で,高忠実度パラメトリック共振器iSWAPゲートを99.51pm 0.20%$で実験的に特徴付ける。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 16.862737889792683
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Superconducting quantum processors are one of the leading platforms for realizing scalable fault-tolerant quantum computation (FTQC). The recent demonstration of post-fabrication tuning of Josephson junctions using alternating-bias assisted annealing (ABAA) technique and a reduction in junction loss after ABAA illuminates a promising path towards precision tuning of qubit frequency while maintaining high coherence. Here, we demonstrate precision tuning of the maximum $|0\rangle\rightarrow |1\rangle$ transition frequency ($f_{01}^{\rm max}$) of tunable transmon qubits by performing ABAA at room temperature using commercially available test equipment. We characterize the impact of junction relaxation and aging on resistance spread after tuning, and demonstrate a frequency equivalent tuning precision of 7.7 MHz ($0.17\%$) based on targeted resistance tuning on hundreds of qubits, with a resistance tuning range up to $18.5\%$. Cryogenic measurements on tuned and untuned qubits show evidence of improved coherence after ABAA with no significant impact on tunability. Despite a small global offset, we show an empirical $f_{01}^{\rm max}$ tuning precision of 18.4 MHz by tuning a set of multi-qubit processors targeting their designed Hamiltonians. We experimentally characterize high-fidelity parametric resonance iSWAP gates on two ABAA-tuned 9-qubit processors with fidelity as high as $99.51\pm 0.20\%$. On the best-performing device, we measured across the device a median fidelity of $99.22\%$ and an average fidelity of $99.13\pm 0.12 \%$. Yield modeling analysis predicts high detuning-edge-yield using ABAA beyond the 1000-qubit scale. These results demonstrate the cutting-edge capability of frequency targeting using ABAA and open up a new avenue to systematically improving Hamiltonian targeting and optimization for scaling high-performance superconducting quantum processors.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子プロセッサは、スケーラブルなフォールトトレラント量子計算(FTQC)を実現するための主要なプラットフォームの一つである。 交互バイアス補助アニール法(ABAA)によるジョセフソン接合部の加工後調整の最近の実演と、ABAA後の接合損失の低減は、高いコヒーレンスを維持しながら、クビット周波数の高精度チューニングに向けて期待できる経路を照らす。 ここでは、市販の試験装置を用いて室温でABAAを実行することにより、可変トランスモン量子ビットの最大$|0\rangle\rightarrow |1\rangle$遷移周波数(f_{01}^{\rm max}$)の精度チューニングを実演する。 本研究では, ジャンクション緩和と時効がチューニング後の抵抗拡散に与える影響を特徴付け, 数百量子ビットのターゲット抵抗チューニングに基づく周波数等価チューニング精度7.7MHz (0.17 %$) を示し, 抵抗チューニング範囲は最大で18.5 %$である。 チューニングおよび未チューニングキュービットの低温測定は、調整性に有意な影響を与えないABAA後のコヒーレンスの改善を示す。 グローバルオフセットが小さいにもかかわらず、設計したハミルトニアンをターゲットとしたマルチキュービットプロセッサのセットをチューニングすることで、18.4MHzのチューニング精度を実証的に$f_{01}^{\rm max}$で示す。 ABAAをチューニングした2つの9ビットプロセッサ上で,高忠実度パラメトリック共振器iSWAPゲートを99.51\pm 0.20\%$で実験的に特徴付ける。 ベストパフォーマンスデバイスでは、デバイス全体の平均忠実度は99.22 %$、平均忠実度は99.13 pm 0.12 %$と測定した。 収率モデル解析は、1000量子スケールを超える ABAA を用いた高分解能エッジ収率の予測を行う。 これらの結果は、ABAAを用いた周波数ターゲティングの最先端能力を実証し、ハミルトニアンターゲティングを体系的に改善し、高性能超伝導量子プロセッサをスケールするための最適化を行うための新しい道を開いた。

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